Журнал гликомики и липидомики
Открытый доступ

Абстрактный

Иммуносупрессия при опухолях Галектины покрывают лимфоциты, инфильтрирующие опухоль человека, и блокируют их функции

Пьер ван дер Брюгген

Мы описываем новый механизм дисфункции человеческих лимфоцитов, инфильтрирующих опухоль (TIL). TIL не секретируют цитокины и литические ферменты при стимуляции, хотя они обычно активируются и способны продуцировать эти эффекторные молекулы внутри клетки. Удивительно, но эти эффекторные молекулы остаются запертыми внутри клетки. Этот дефект связан с присутствием галектина-3 на поверхности TIL и может быть устранен агентами, которые отсоединяют галектин-3 от поверхности TIL. Нормальный процесс секреции блокируется в дисфункциональных TIL из-за нарушенной подвижности LFA-1 и перестройки актина в секреторном синапсе. Это первое наблюдение разобщения между продукцией цитокинов и секрецией цитокинов в TIL.

Мы также предполагаем, что решетки галектинов, подвешенные на микроокружении опухоли, могут захватывать гликозилированные иммунные факторы, блокируя их противоопухолевую функцию. Присутствие галектина-3 в микроокружении опухоли снижало диффузию IFNγ и способность индуцировать градиент хемокинов, необходимый для привлечения противоопухолевых Т-лимфоцитов. Галектин-3 захватывал  in vitro  гликозилированный IFNγ и снижал диффузию IFNγ через коллагеновую матрицу. Ингибирование галектинов повышало способность опухолевых клеток человека экспрессировать CXCL9/10 при лечении IFNγ in vitro. В гуманизированной мышиной модели человеческий галектин-3 ограничивал внутриопухолевую диффузию IFNγ. Совместная инъекция IFNγ и антагонистов галектина улучшала инфильтрацию опухоли аутологичными CD8+ Т-клетками, вводимыми внутривенно, и задерживала рост опухоли по сравнению с опухолями, которым вводили только IFNγ. Наши результаты помогают объяснить, почему некоторые опухоли человека можно считать «холодными», поскольку они плохо инфильтрированы противоопухолевыми Т-лимфоцитами.

 Галектины, высвобождаемые опухолевыми клетками и макрофагами, могут связывать поверхностные гликопротеины лимфоцитов, инфильтрирующих опухоль (TIL), образуя гликопротеин-галектиновые решетки с иммуносупрессивной активностью. В частности, TIL, покрытые галектином-3, не способны секретировать цитокины после стимуляции. Обработка TIL ex vivo антагонистами галектина в течение нескольких часов усиливает их функции. В настоящее время для клинических испытаний доступны несколько антагонистов галектина.

Опухолеинфильтрирующие лимфоциты (TIL) дисфункциональны

У многих онкологических больных наблюдается спонтанный противоопухолевый Т-клеточный ответ. Однако накапливаются доказательства того, что микроокружение опухоли является иммуносупрессивным.

Опухолеинфильтрирующие лимфоциты (TIL), свежевыделенные из различных образцов человеческих опухолей, часто оказывались дефектными в лизисе соответствующих целевых клеток и секреции интерферона-γ (IFNγ). TIL обычно экспрессируют рецепторы иммунных контрольных точек, такие как цитотоксический Т-лимфоцит-ассоциированный белок 4 (CTLA4) и запрограммированная клеточная смерть-1 (PDCD1, более известный как PD-1), молекулярные особенности истощенных лимфоцитов. Было показано, что блокирование этих рецепторов антителами продлевает выживаемость Т-клеток и усиливает их пролиферацию при активации in vitro. Такие антитела показали свою эффективность в исследовании с пациентами с запущенной меланомой.

Антагонисты галектина усиливают функции человеческого TIL

Галектины являются лектинами и, таким образом, распознают сахарные фрагменты. Олигомеризуя и сшивая гликопротеины на поверхности Т-клеток, галектины образуют гликопротеин-галектиновые решетки, которые препятствуют подвижности рецепторов, важных для функций Т-клеток. Несколько лет назад мы предположили, что внеклеточный галектин-3 отвечает за дефицит функций TIL. Галектин-3 секретируется раковыми клетками, макрофагами и активированными Т-клетками и может накапливаться в микроокружении опухоли. Обработка CD8 ⁺  или CD4 ⁺  TIL, свежевыделенных из солидных опухолей или асцитов карциномы, антагонистами галектина или антителом к ​​галектину-3, даже в течение всего нескольких часов, заметно увеличивала их секрецию IFNγ и цитотоксичность.

Галектин-1 и галектин-3 распознают мотивы N-ацетил-лактозамина (LacNAc). Отсоединение галектина-1 и галектина-3 от клеток может быть достигнуто с помощью конкурирующих сахаров, таких как лактоза, LacNAc, некоторые дитиодигалактозиды, разработанные Ульфом Нильссоном (Университет Лунда) и разработанные Galecto Biotech, или клинически чистый цитрусовый пектин под названием GCS-100, разработанный La Jolla Pharmaceuticals. Антитело B2C10, которое направлено против N-концевой части галектина-3, на противоположном участке домена распознавания углеводов, также может отсоединять галектин-3 от клеток, скорее всего, путем разборки олигомеров галектина-3, таким образом сохраняя его в форме с более низким сродством. Недавно мы описали, что другой клинический продукт, разработанный Galectin Therapeutics, GM-CT-01, также способен усиливать функции TIL человека посредством дезорганизации решеток гликопротеин-галектин, фактически не отсоединяя галектины от клеток. GM-CT-01 — это галактоманнан массой около 50 кДа, полученный путем гидролиза гуаровой камеди, извлеченной из бобов гуара. Его период полураспада у  обезьян Cynomolgus  составляет от 12 до 18 часов. GM-CT-01 взаимодействует с сайтом в галектине-1, также присутствующим в галектине-3, напротив связывающего углеводы

домен, действующий как аллостерический антагонист.

Является ли иммуносупрессия TIL историей о сахарах и галектинах?

We have reported that freshly isolated CD8⁺ TILs that are heavily covered by galectin-3 are the CD8⁺ TILs that harbor a glycome rich in lactosamine motifs and thus strongly stained with Lycopersicon esculentum lectin (LEL). These TILs were totally blocked for IFNγ secretion upon stimulation. Addition of galectin antagonists disorganizes galectin-glycoprotein lattices and retrieves the ability of the LEL^high galectin-3^high CD8⁺ TILs to secrete IFNγ after stimulation. This is in agreement with our working hypothesis: a high percentage of TILs are activated lymphocytes, which therefore harbor many LacNAc motifs, the natural ligands of galectin-1 and -3. The abundance of LacNAc motifs and galectins would favor the formation of galectin-glycoprotein lattices at the TIL surface and result in a decreased surface motility of the receptors involved in T-cell functions.

Are Galectin Antagonists Candidate Treatments for Clinical Trials?

Remarkably, briefly treating human TILs ex vivo with galectin antagonists is sufficient to strongly increase IFNγ secretion and cytolytic ability, a reactivation that appears unique to galectin antagonists. In contrast, other groups have treated T cells with antibodies specific for inhibitory receptors, such as those aforementioned. This treatment does not provide an immediate functional correction but instead results in an enhanced proliferation of T cells, yielding a higher number of functional T cells a few days later. We have observed that two clinical-grade galectin antagonists, GCS-100 and GM-CT-01, boost IFNγ secretion upon ex vivo stimulation among ~80% of CD8⁺ and ~50% of CD4⁺ patient TIL samples. These TIL samples were obtained from patients bearing tumors of distinct histological origins, including those arising from melanocyte, biliary tract, prostate, esophagus, liver, colon, pancreas, and ovary. Galectin antagonists had no effect on the IFNγ secretory responses of stimulated blood T lymphocytes from donors without cancer. These two compounds have already been injected intravenously in cancer patients without severe side effects.

In addition to its straightforward effect on TIL functions, inhibition of extracellular galectins may have other beneficial antitumoral benefits. Upregulated galectin-3 expression and secretion is a feature of alternative macrophage activation. Galectin antagonists could interrupt the galectin-3 feedback loop that enhances alternative macrophage polarization and activation, dampening chronic inflammation.Moreover, in murine models, extracellular galectin-3 seems to favor breast and melanoma metastases by supporting tumor cell adhesion. Resistance of galectin-3 knock-out mice to melanoma metastasis also correlates with a

higher NK cytotoxicity

Biography

Пьер ван дер Брюгген имеет докторскую степень в области агрономических наук. В 1988 году он присоединился к Институту исследований рака имени Людвига и в 1991 году идентифицировал первый человеческий ген MAGE-1, кодирующий опухолевый антиген, распознаваемый цитолитическими Т-лимфоцитами. За эти годы он идентифицировал несколько других опухолевых антигенов, которые использовались в клинических испытаниях. Его группа обнаружила новый тип анергии человеческих лимфоцитов, инфильтрирующих опухоли, из-за присутствия галектина-3, лектина, распространенного в опухолях. Группа продолжает анализировать механизмы, с помощью которых антагонисты галектина обращают вспять нарушенные функции Т-клеток.